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News: Hört, hört

Ein Klang in der Ferne - wo genau stammt er her? Im Gehirn von Vögeln werden Höreindrücke räumlich spezifisch verarbeitet, sodass sie eine Art neuronale Raumkarte entwickeln. Bisher ging man davon aus, dass Säugetiere ein ähnliches System besitzen. Doch dem scheint nicht so.
Wir können hören, weil eine Schallquelle – ein Sender – Moleküle in der Luft oder im Wasser zu feinen Bewegungen anregt und diese Vibrationen Schallwellen bilden. Treffen diese auf unsere Ohren, so lösen sie über das Trommelfell – verstärkt durch Resonanzen der Ohrmuschel, des Ohrganges und der Gehörknöchelchen des Mittelohrs – eine Bewegung in den Haarzellen der so genannten Schnecke oder Cochlea im Innenohr aus.

Haarzellen sind Mechanorezeptoren, bei denen also die Bewegung der Härchen gegenüber dem Zellkörper zu einem elektrischen Impuls in der nachgeschalteten Nervenzelle führt: Der mechanische Reiz wird in einen elektrischen Reiz umgewandelt. Bevor die Signale in das höhere Hörzentrum des Gehirns gelangen, werden sie in der lateralen und in der medialen oberen Olive des Stammhirns verarbeitet.

Um Geräusche auch örtlich einordnen zu können, ist das Hören mit zwei Ohren Voraussetzung. Hochfrequente Töne werden vom Kopf reflektiert und erreichen mit unterschiedlicher Stärke und mit zeitlichem Unterschied die beiden Ohren. Die Intensitätsunterschiede, mit denen die Schallwellen auf die Ohren treffen, werden in der lateralen oberen Olive verarbeitet – so kann das Gehirn die Richtung lokalisieren, aus welcher der Schall kam.

Schall niedriger Frequenzen wird nicht am Kopf reflektiert. Hier sind nur die zeitlichen Unterschiede wichtig, mit denen die Schallwellen auf die beiden Ohren auftreffen. Sie werden in der medialen oberen Olive verrechnet. Bisher wurde angenommen, dass für die neuronale Verarbeitung des zeitlichen Unterschieds von auftreffendem Schall – auch interaurale zeitliche Unterschiede (interaural time differences, ITD) genannt – nur die Erregung von Nervenzellen notwendig ist. Antje Brand konnte jetzt zusammen mit ihren Kollegen am Max-Planck-Institut für Neurobiologie zeigen, dass dafür ein feines Zusammenspiel von Erregung und Hemmung von Nervenzellen in der medialen oberen Olive Voraussetzung ist.

An einzelnen Neuronen der medialen oberen Olive des Stammhirns von Wüstenrennmäusen konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass eine ganz präzise Hemmung der Neurone stattfindet. Diese Feinabstimmung ist offensichtlich notwendig, um eine Lokalisierung von Schall zu ermöglichen, denn erst die Hemmung stimmt die Sensitivität zu interauralen Zeitdifferenzen der Neuronen in der medialen oberen Olive auf den physiologisch relevanten Bereich ab. Gleichzeitig fanden die Forscher heraus, dass die Repräsentation nicht in einer Karte ist, sondern dass alle Neuronen, die auf die gleiche Anregungsfrequenz des Schalles reagieren, gleichermaßen auf Zeitdifferenzen abgestimmt sind.

Die Ergebnisse haben unter Fachkollegen großes Interesse hervorgerufen. So kommentiert George Pollak von der University of Texas in Austin, dass Brand und ihre Kollegen damit eine 50 Jahre alte Theorie widerlegen, die von Lord Rayleigh aufgestellt wurde. Und das wird sicherlich einige Diskussionen herausfordern.

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  • Quellen
Nature 417, 543 – 547 (2002)

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